2.1.2 Устройство и способ использования люнета

Люнеты применяются в качестве дополнительных опор при обработке длинных нежестких валов (L/D>12). Используются универсальные неподвижные или подвижные люнеты с раздвижными кулачками и специальные, предназначенные для обработки определенных деталей или для поддержания приспособления, установленного на шпинделе станка и имеющего большой вылет.

Неподвижные трехкулачковые люнеты устанавливаются на направляющих станины металлорежущего станка и служат в качестве дополнительной опоры, предупреждающей прогиб изделия под давлением резца и веса самого изделия.

Обычные конструкции неподвижных универсальных люнетов не отвечают требованиям скоростной обработки, так как кулачки люнета, изготовленные из бронзы или чугуна, быстро изнашиваются и в их сопряжении с деталью образуется зазор, что приводит к возникновению вибраций.

В данном проекте предлагается модернизированное устройство неподвижного люнета на основе существующих универсальных люнетов. Нижняя часть люнета – корпус 1 (см. рис.2.1.2) устанавливается на направляющих станины с помощью болта 10 и планки 8. Верхняя откидная часть–обойма 4 скрепляется корпусом 1 с помощью накидного болта 9.

Рис.2.1.2. Неподвижный люнет к токарному станку 16К20Ф3 с ЧПУ

Кулачки в основании и крышке заменяются шарикоподшипниками 14, применение которых позволяет производить обработку деталей на более высоких скоростях и, соответственно, повысить точность и качество получаемой детали. При обработке черных заготовок сначала необходимо обтачивать с малыми скоростями и подачами шейку под люнет или надевать на заготовку специальную муфту под люнет.

Схема применения разрабатываемого неподвижного люнета состоит из следующих последовательных действий. Шарикоподшипники корпуса 1 люнета настраивают на диаметр или по контрольному валику, устанавливаемому в центрах (для среднесерийного производства это очень большие расходы), или по самой обрабатываемой детали и закрепляют в данном положении винтами 3 в боковой стенке основания. Затем накидывают обойму 4 люнета и накидным болтом 9 с помощью гайки 12 прижимают крышку к основанию. После этого винтом 2 в крышке люнета регулируют положение шарикоподшипника в вилке 7 втулки 5 таким образом, чтобы деталь прижималась к шарикоподшипникам основания с некоторым усилием.

2.1.3 Необходимые расчеты

Произведем расчеты болтовых соединений и зажимающих узлов разработанного неподвижного люнета на прочность и усилия зажима.

1) Напряженные соединения (с предварительной затяжкой).

При затяжке гайки 13 в болте 10 возникают значительные растягивающие усилия и усилия скручивания (рис.2.1.3). Упрощенно болт в напряженном соединении рассчитывается только на растяжение, скручивание же учитывают увеличением растягивающей силыPна 25-30%.

Напряжения возникают после приложения рабочей нагрузки. Условие прочности болта выглядит следующим образом:

, (2.8)

откуда получим

, (2.9)

где Р=25000 Н -допускаемая постоянная нагрузка;

d₁- внутренний диаметр резьбы;

[δ_p] = 175 МПа - допускаемое напряжение при растяжении.Рис.2.1.3. Напряженное

болтовое соединение

Подставляя необходимые величины в формулу (2.9), определим минимальное значение внутреннего диаметра болта 10 для крепления люнета к основанию станка:

мм.

Принимается резьба с наружным диаметром d=М16.

2) Зажимающие узлы (усилия зажима).

а) Рассчитаем усилие зажима, передаваемое гайкой 13 при ручном приложении усилия с помощью гаечного ключа М16 (рис.2.1.4) по следующей формуле:

, (2.10)

где P=100 Н - величина приложенного усилия;

L=190 мм - длина ключа (плечо приложения усилия);

R_ср=7,35 мм - средний размер резьбы М16;

a=2⁰30’-угол подъема резьбы;

q=6⁰34’-угол трения в резьбовом соединении для метрической резьбы;

m=0.1 - коэффициент трения на торце гайки;

D_н= иD_в= - наружный и внутренний диаметры опорного торца гайки.

Отсюда находим по формуле (2.10) усилие зажима, передаваемое гайкой 13:

Н.

Рис.2.1.4. Расчет усилия на гайке

б) Рассчитаем усилие зажима, передаваемое винтом 3 с плоским опорным концом при ручном приложении усилия с помощью гаечного ключа М12 (рис.2.1.5) по следующей формуле:

, (2.11)

где P=45 Н - величина приложенного усилия;

L=140 мм - длина ключа (плечо приложения усилия);

R_ср=5,43 мм - средний размер резьбы М16;

a=2⁰30’-угол подъема резьбы;

q=6⁰34’-угол трения в резьбовом соединении для метрической резьбы;

m=0.1 - коэффициент трения на торце гайки;

r=0.5d=4,4 мм - радиус опорного торца болта.

Отсюда находим по формуле (2.11) усилие зажима, передаваемое винтом 3:

Н

Рис.2.1.5. Расчет усилия зажима

винта